27.基于ADS的不等分威尔金森功分器设计

27.基于ADS的不等分威尔金森功分器设计

等分的威尔金森功分器可以使用ADS非常快速的设计出来，但是不等分的功分器却没有便捷的设计方法，在此给出快速的设计方法与案例，方便大家实际设计。

等分版本的威尔金森功分器设计教程：12、ADS使用记录之功分器设计

1、不等分威尔金森功分器设计理论

不等分威尔金森功分器设计理论推导见微波工程书的第七章，之后再详细讨论推导过程，在此直接给出不等分功分器的设计结构与公式：


为方便计算，在此直接给出Matlab的计算代码（以2端口和3端口的功率比为2为例）：

% 等分比kk=2
kk=2;
Z0=50;
Zu=Z0*sqrt((1+kk)/kk^1.5);
Zd=Z0*sqrt(kk^0.5*(1+kk));
R=Z0*(kk^0.5+kk^-0.5);
disp(['Z0的特征阻抗为：',num2str(Z0),'欧姆']);
disp(['Z02的特征阻抗为：',num2str(Zd),'欧姆']);
disp(['Z03的特征阻抗为：',num2str(Zu),'欧姆']);

由此可以得出计算结果：

2、不等分威尔金森功分器ADS原理仿真

从原理上来讲，基本结构已经出来了，无非是几个微带线而已，注意此处Z02和Z03的长度为四分之一波长，可以非常简单的构建如下的仿真图：

进行仿真，得到如下结果，从S21和S31可以看出，传输功率比为2：1（相差3db）：

3、实际的不等分威尔金森功分器ADS设计

实际的威尔金森功分器设计并不能只包含几段微带线，还需要考虑到电阻的放置和整个电路的大小，所以往往使用多段的微带线来实现最终的匹配结果，例如，一种常用的结构是这样的（两个端口之间会流出示例的距离安放电阻，比如60mil）：

下面介绍一下如何将原来的原理电路转化为实际可用的微带线电路。此处以设计中心频率在1GHz的输出功率比1：2的功分器为例。考虑到实际使用的电路板材，在此使用罗杰斯的4350B基板作为仿真基板，首先将上面的理论微带线长度与宽度计算出来，使用ADS的自带工具LineCalc，计算得出的结果如下所示：